【摘 要】
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轻量化是汽车车身开发的必然趋势,然而轻量化将导致汽车低频振动和噪声问题更加突出。机敏约束层阻尼(SCLD)振动主动控制技术能够把被动约束阻尼技术以及主动控制技术的优点结
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轻量化是汽车车身开发的必然趋势,然而轻量化将导致汽车低频振动和噪声问题更加突出。机敏约束层阻尼(SCLD)振动主动控制技术能够把被动约束阻尼技术以及主动控制技术的优点结合起来,而且能够在低频且较宽的频率范围内获得较好的控制效果,特别是对低频范围内振动具有理想的抑制效果。本文以局部粘贴SCLD层合结构的对边约束薄板作为研究对象,对其进行振动主动控制研究。首先,采用GHM阻尼模型来描述粘弹性材料的本构关系,利用压电方程来表示压电材料的机电耦合特性,基于有限元建模法建立了SCLD结构的系统动力学模型,对比模态实验表明建立的动力学模型可以精准表达SCLD结构的动力学特性。其次,基于模态应变能准则,对压电作动器的布置位置进行优化;在压电作动器位置确定的前提下,采用系统的H2范数构造出考虑了剩余模态影响的传感器位置优化目标函数,应用遍历法确定传感器的最优位置。再次,针对模型自由度较大问题,采用物理空间内的动力学缩聚、状态空间复模态截断以及内平衡降阶相结合的联合降阶法对模型进行降阶处理,算例和模态试验表明:采用联合降阶可大幅缩减原有模型自由度,得到低维且可观可控的精确模型。然后,针对系统模型存在不确定性问题,采用基于传递函数的自提取参考信号作为前馈输入的自适应滤波控制算法,并通过仿真分析对控制算法的有效性进行了验证。最后,搭建硬件在环实验平台,在三种不同外界激励信号下进行振动主动控制实验研究,实验结果表明:第一阶固有频率单频正弦信号激励下,振动响应的幅值衰减约为70%;前三阶固有频率叠加构成的复杂周期信号激励下,振动响应的幅值衰减约为37%;在频率范围为20-100HZ的有限带宽高斯白噪声信号激励下,振动响应幅值的均方根值下降了约为14%,控制算法取得了理想的控制效果。
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